Исследование НАСА ставит под сомнение давнюю теорию судьбы марсианской воды

Считалось, что на раннем этапе Марс имел достаточно воды, чтобы покрыть всю планету океаном глубиной примерно от 100 до 1500 метров - объем, примерно равный половине Атлантического океана Земли. Хотя некоторая часть этой воды, несомненно, исчезла с Марса в результате атмосферного выброса, новые результаты, опубликованные в последнем выпуске журнала Science, показывают, что она не объясняет большую часть потери воды.

Результаты были представлены на 52-й конференции по изучению Луны и планет (LPSC) ведущим автором и доктором философии Калифорнийского технологического института, Евой Шеллер вместе с соавторами.

«Атмосферный выброс не полностью объясняет имеющиеся у нас данные о том, сколько воды на самом деле когда-то существовало на Марсе», - сказала Шеллер.

Используя обширный массив данных, исследовательская группа объединила данные нескольких миссий НАСА по программе исследования Марса и работы в метеоритных лабораториях. В частности, команда изучила количество воды на Красной планете с течением времени во всех ее формах (пар, жидкость и лед), а также химический состав текущей атмосферы и коры планеты, в частности, изучая соотношение дейтерия и водорода (D / H).

Хотя вода состоит из водорода и кислорода, не все атомы водорода одинаковы. Подавляющее большинство атомов водорода имеют только один протон в ядре атома, в то время как небольшая часть (около 0,02%) существует в виде дейтерия или так называемого «тяжелого» водорода, который имеет протон и нейтрон. Более легкий водород улетучивается в космос под действием силы тяжести планеты намного легче, чем его более плотный аналог. Из-за этого потеря воды на планете через верхние слои атмосферы оставит показательный знак в отношении соотношения дейтерия и водорода в атмосфере планеты: останется очень большое количество дейтерия.

Однако потеря воды исключительно через атмосферу не может объяснить ни наблюдаемое равновесие дейтерия к водороду в марсианской атмосфере, ни большое количество воды в прошлом. Вместо этого исследование предполагает, что комбинация двух механизмов - улавливание воды минералами в коре планеты и потеря воды в атмосфере - может объяснить наблюдаемое отношение дейтерия и водорода в марсианской атмосфере.

Когда вода взаимодействует с горными породами, химическое выветривание образует глины и другие водные минералы, которые содержат воду как часть своей минеральной структуры. Этот процесс происходит как на Земле, так и на Марсе. На Земле старая кора постоянно растворяется в мантии и образует новую кору на границах плит, возвращая воду и другие молекулы обратно в атмосферу посредством вулканизма. Однако на Марсе нет тектонических плит, и поэтому «высыхание» поверхности, если оно происходит, становится постоянным.

«Гидратированные материалы на нашей планете постоянно перерабатываются посредством тектоники плит», - сказал Майкл Мейер, ведущий научный сотрудник программы НАСА по исследованию Марса в штаб-квартире агентства в Вашингтоне. «Поскольку у нас есть измерения с нескольких космических аппаратов, мы можем видеть, что Марс не активный и поэтому вода теперь заперта в коре или потеряна в космосе».

Ключевой целью миссии марсохода НАСА Mars 2020 Perseverance на Марс является астробиология, в том числе поиск признаков древней микробной жизни. Марсоход будет характеризовать геологию планеты и климат в прошлом, проложит путь для исследования Красной планеты людьми и станет первой миссией по сбору и хранению марсианских камней и реголита. Шеллер и Элманн будут помогать марсоходу Perseverance в работе по сбору этих образцов, которые будут возвращены на Землю через программу возврата образцов с Марса, что позволит продолжить долгожданное дальнейшее изучение этих гипотез об изменении климата Марса. Понимание эволюции марсианской среды является важным контекстом для понимания результатов анализа возвращенных образцов, а также понимания того, как обитаемость на каменистых планетах меняется со временем.